物理学家们发现，将粒子置于镜子的中心位置，就可以通过使其与镜像无法区分而消除量子噪声。

这种惊人的效果恰恰出现在光散射达到最大值时，可能会彻底改变我们测量和控制量子系统的方式，并可能应用于量子传感器、太空任务和物理极限测试等领域。

镜中魔力让量子噪声消失

斯旺西大学的研究人员发现了一种方法，可以利用镜子极大地减少干扰微小粒子的量子噪声——这一突破看似神奇，但其根源在于量子物理。

当科学家测量极小物体（例如纳米粒子）时，会面临一个严峻的挑战：仅仅观察这些粒子就会对其造成干扰。这是因为用于测量的光子（光粒子）会“撞击”它们所击中的微小粒子，产生一种被称为“反作用”的效应。

在一项发表于《物理评论研究》（Physical Review Research）的新研究中，该校物理系团队揭示了一种非凡的关联，即这种关系是相互作用的。

镜，镜：消除量子扰动

该研究的第一作者、斯旺西大学 (Swansea University) 博士生拉法尔·加耶夫斯基 (Rafal Gajewski) 表示：“我们的研究表明，如果能够创造条件使测量变得不可能，那么干扰也会随之消失。”

“我们使用一个中心放置粒子的半球镜发现，在特定条件下，粒子会与其镜像完全一致。当发生这种情况时，您无法从散射光中提取位置信息，同时，量子反作用也会消失。”

这一突破有望用于多个激动人心的应用领域，包括：

这些发现对于诸如 MAQRO（宏观量子谐振器）这样雄心勃勃的项目来说可能特别有价值，MAQRO 是一项拟议中的太空任务，旨在用比以往更大的物体来测试量子物理。

违反直觉的物理学：光与寂静

负责监督该研究的詹姆斯·贝特曼博士说：“这项研究揭示了量子力学中信息与扰动关系的一些基本原理。尤其令人惊讶的是，当光散射达到最大时，反作用正好消失——这与人们的直觉相反。”

“通过设计量子物体周围的环境，我们可以控制有关它的可用信息，从而控制它所经历的量子噪声。这为量子实验以及可能更灵敏的测量提供了新的可能性。”

构建量子传感器的未来

该团队正在进行实验论证，并探索实际应用，这可能促成新一代量子传感器的诞生。

这项研究属于日益发展的“悬浮光力学”领域的一部分，该领域使用激光在真空中悬浮并控制微小颗粒；最近的实验已经将颗粒冷却到其可能的最低能级——量子基态——这显示了科学家对这些系统具有多大的控制能力。

参考文献：拉法尔·加耶夫斯基与詹姆斯·贝特曼所著《利用反射边界抑制悬浮光力学的反作用》，发表于2025年4月11日《物理评论研究》。DOI：10.1103/PhysRevResearch.7.023041

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